یک ماژول رادیوسنتز کاملاً خودکار
سنتز خودکار
مقاله
صحبت
خواندن
ویرایش کنید
مشاهده تاریخچه
ابزار
از ویکیپدیا، دانشنامه آزاد
سنتز خودکار یا سنتز خودکار مجموعه ای از تکنیک ها است که از تجهیزات روباتیک برای انجام سنتز شیمیایی به روش خودکار استفاده می کند.[1] فرآیندهای خودکار، کارایی و کیفیت محصول بالاتری را ممکن می‌سازد، اگرچه فناوری اتوماسیون می‌تواند مقرون به صرفه باشد و نگرانی‌هایی در مورد وابستگی بیش از حد و جابجایی شغل وجود دارد. فرآیندهای شیمیایی در طول قرن 19 و 20 به طور خودکار انجام شد، با پیشرفت های عمده ای در سی سال گذشته، با پیشرفت تکنولوژی. وظایفی که انجام می شود ممکن است شامل: سنتز در شرایط مختلف، آماده سازی نمونه، خالص سازی و استخراج باشد. کاربردهای سنتز خودکار در مقیاس های تحقیقاتی و صنعتی در زمینه های مختلف از جمله پلیمرها، مراقبت های شخصی و رادیوسنتز یافت می شود.
سنتز خودکار
نمودار جریان که مراحل یک سنتز خودکار را در مقابل سنتز دستی یا سنتی مقایسه می کند.
یک سنتز خودکار از نظر روش بسیار شبیه به انجام یک سنتز دستی است. شیمیدان ناظر در مورد یک مولکول هدف تصمیم می گیرد و سپس طرح آزمایشی را که مجموعه ای متوالی از مراحل است، فرموله می کند. سپس تجهیزات مورد نیاز را جمع آوری کرده و طرح را اجرا می کنند. سنتز خودکار همان مسیر را دنبال می کند، با این تفاوت که کامپیوتر طرح آزمایشی را طراحی و اجرا می کند. با این حال، بازنگری انسانی معمولاً هنوز مورد نیاز است تا اطمینان حاصل شود که مسیر خودکار عملی است و هیچ مرحله یا شرایط ضمنی در روش پیشنهادی وجود ندارد.[2]
مزایای سنتز خودکار
اتوماسیون سنتز سه مزیت اصلی دارد: افزایش کارایی، کیفیت (بازده و خلوص) و ایمنی، که همگی ناشی از کاهش مشارکت انسان است.[3] از آنجایی که ماشین‌ها سریع‌تر از انسان کار می‌کنند و مستعد خطای انسانی نیستند، توان عملیاتی و تکرارپذیری افزایش می‌یابد.[4] علاوه بر این، از آنجایی که انسان زمان کمتری را در آزمایشگاه می گذراند، قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی خطرناک به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.[5] این به شیمیدانان فرصت بیشتری برای تئوری و بحث های مشترک می دهد.
مزایای اضافی عبارتند از: انجام چند کار، انجام وظایف فراتر از محدوده دقت یا توانایی انسان، تجزیه و تحلیل جامع و غیره.
نگرانی در مورد سنتز خودکار
نگرانی اصلی سنتز خودکار جابجایی شغل است.[3] نگرانی های دیگر عبارتند از: سرمایه گذاری اولیه و هزینه های تعمیر و نگهداری، نگرانی های حفظ حریم خصوصی، و وابستگی بیش از حد به فناوری.[3] همچنین نگرانی‌های اخلاقی در مورد استفاده از هوش مصنوعی و روباتیک وجود دارد. اخلاق هوش مصنوعی، اخلاق ربات، اخلاق ماشین را ببینید.
تاریخ
بخش‌هایی از رویه‌ها و تکنیک‌ها در طول قرن 19 و 20 با استفاده از تخته‌های مدار ساده خودکار شدند. اولین سنتز کاملا خودکار یک سنتز پپتید توسط رابرت مریفیلد و جان استوارت در سال 1966 بود. کاربردهای هوش مصنوعی برای سنتز آلی نیز در دهه 1960 با پروژه Dendral آغاز شد، که به شیمیدانان آلی کمک کرد تا مولکول‌ها را با استفاده از طیف‌سنجی جرمی شناسایی و شناسایی کنند.[7] نرم افزار واقعی سنتز ارگانیک به کمک کامپیوتر (CAOS) مانند LHASA با توسعه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در دهه 1980 امکان پذیر شد.[8] پیشرفت‌های مهمی در ماژول‌های رادیوسنتزی خودکار نیز در دهه 1980 انجام شد.[9]
در اواخر دهه 1990، چالش اصلی اتوماسیون غلبه بر مسائل جداسازی فاز و افزایش یکپارچگی سیستم بود.[4] در این زمان فقط سیستم‌های خاصی وجود داشتند که به یکی از چهار طرح تعلق داشتند: یک راکتور جریان، یک راکتور دسته‌ای متصل با خطوط جریان، یک ربات، دو روبات: یکی برای سنتز و دیگری برای تجزیه و تحلیل، و سیستم‌های بزرگ‌تر ویژه‌ای که ترکیبی از موارد فوق‌الذکر بودند.[4]
دهه‌های 2000 و 2010 شاهد پیشرفت قابل‌توجهی در اتوماسیون صنعتی مولکول‌ها بود[10] و همچنین ظهور سیستم‌های سنتز عمومی که می‌توانستند طیف گسترده‌ای از مولکول‌ها را بنا به تقاضا سنتز کنند، که عملکرد آن‌ها ملانی تروب و مارتین دی برک در مقایسه با چاپگرهای سه بعدی بود.[11]
در دهه 2020 می توان دید که توسعه سنتز خودکار وارد مرز جدیدی شده است: راه دور[12] و همچنین سیستم های قدیمی و برنامه های کاربردی هوش مصنوعی را اصلاح می کند.
برنامه های کاربردی
سیستم‌های سنتز خودکار با توسعه پلتفرم‌های رباتیک جدید، کاربردهای جدیدی پیدا می‌کنند. کاربردهای احتمالی عبارتند از: سنتز کنترل نشده، سنتز وابسته به زمان، رادیوسنتز، سنتز در شرایط سخت (دمای پایین، وجود اتمسفر خاص مانند CO، H2، N2، فشار بالا یا تحت خلاء) یا هر زمان که جریان کاری یکسان یا مشابه باید چندین بار اعمال شود با هدف: بهینه‌سازی واکنش‌ها، سنتز واکنش‌های مشابه یا مشتقات رادیویی کوچک.
گردش کار سنتز خودکار هم در تحقیقات دانشگاهی و هم در مجموعه وسیعی از تنظیمات صنعتی تحقیق و توسعه (داروسازی، مواد شیمیایی کشاورزی، مواد شیمیایی خوب و تخصصی،